为什么js拼接字符串StringBuilder效率那么高

最新推荐文章于 2023-01-16 14:01:37 发布

bytxl

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本文深入探讨StringBuilder的工作原理，包括其采用的串的块链存储法，如何高效地处理字符串拼接，以及在不同情况下字符串添加的具体操作流程。

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大家都知道StringBuilder在拼接大量字符串的时候相对String来说具有很高的效率，这是由于StringBuilder在内部处理上使用了字符串的链式存储表示法（串的块链存储法）。串的块链存储结构的C代码是这样的：

 
   1#define CHUNKSIZE 80
 
   2typedef  struct Chunk
 
   3{
 
   4    char ch[CHUNKSIZE];
 
   5    struct Chunk* next;
 
   6}Chunk;

由此，可以看到它同时具有线性表和链表的特性。我们可以类比的想象一下，把上面的代码改写成下面的C#代码：

 
   1class StringBuilder
 
   2{
 
   3    private char[] ch;
 
   4    private StringBuilder next;
 
   5}

其实上面的这段C#代码就是StringBuilder的一部分定义了，但StringBuilder中为了快速的获取到字符串的长度以及更方便的输出字符串，它保存了一个Offset字段，这个字段记录了所有后继结点（next）里ch的长度之和。明显头结点ch中字符的长度（非数组长度）与这个offset的和就是整个字符串的长度Length，这样显得更高效避免了遍历字符串求长度的开销。

当我们初始化StringBuilder的时候，在构造函数中允许我们传入capacity、maxcapacity以及string参数，capacity就是我们这里ch数组的长度，而maxcapacity是最大的可容下的字符串长度，也就是说Length的长度必须小于maxcapacity。随便说一句，capacity和maxcapacity的默认值分别是16和2147483647。

说了那么多原理性的东西，下面来看看一段使用StringBuilder添加字符串的代码，后面，我会使用图文来解析StringBuilder内部的工作方式。

 
   1//chuncksize=16,目前还有3个空闲
 
   2var strb =  new StringBuilder("abcdefghijklm");
 
   3var input=Console.ReadLine();
 
   4strb.Append(input);

下面我们分输入的情况来讨论：

1.如果input的长度小于等于3：

当strb的内部发现当前Append的字符串长度小于strb中chunck中剩余的长度,就会直接将输入字符串添加到末尾。

2.如果input的长度大于3：

如果input的长度大于strb中ch剩余长度的时候，那么就要对strb进行“断裂”了，也就是说将input前一部分的值放到strb中去，同时将input剩下的值放到新创建的StringBuilder（也就是next）当中。

请注意strb中和strbNew中的蓝色部分，这不是巧合相等，它们确实是相等的长度，在“断裂”后，系统会重新为strb分配存储空间，这个存储空间中空闲的部分恰恰就是没有断裂前chunck中的长度。我还必须说明的一点是，在“断裂”过后，还会重新设置strb的offset，这个offset实际上就是strbNew的长度而且这个是一个循环递归的过程，在下一次strb满的时候又会执行整个这个过程。

StringBuilder的整个过程就是一个串的块链存储法的实现，它也用到了数组拷贝，但是它是通过unsafe代码来实现的，所以性能相对于托管代码要高一点。